Dạy học tích hợp liên môn Pin điện hóa rau củ Pin quả chanh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
-----------------------------TIỂU LUẬN HỌC PHẦN
DẠY HỌC TÍCH HỢP TRONG VẬT LÝ

TÊN ĐỀ TÀI
XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 11 CHƯƠNG II: DÒNG
ĐIỆN KHÔNG ĐỔI


CHƯƠNG 1
PHẨM CHẤT VÀ NĂNG LỰC HỌC SINH
TRONG CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI
1.1 Phẩm chất

1.2 Năng lực tìm hiểu tự nhiên.
Năng lực
thành phần

Chỉ số hành vi

Mức 1

Mức 2

Mức 3

1. Thu thập và xử lý
thông tin đúng và đầy đủ
về các kiến thức về nguồn
điện, pin điện hóa, phản

ứng oxi hóa – khử,…

Thu thập có
một thông tin
không chính
xác.

Thu
thập
đúng nhưng
còn sơ sài
hoặc
còn
thiếu các ý
quan trọng.

Thu
thập
được đúng
và tương đối
đầy đủ các
nội
dung
quan trọng.

2. Trình bày được các nội
dung kiến thức được
phân công ở giai đoạn 2
bằng tranh ảnh.

Trình bày còn
chưa đầy đủ,
chưa tự tin,
chưa chuẩn
bị kỹ tranh
ảnh (sơ

Trình
bày Trình
bày
sản
phẩm sản phẩn hấp
thuyết trình dẫn.
rõ
ràng
nhưng còn
chưa hấp dẫn

Hiểu biết kiến Hiểu biết kiến thức phổ
thức khoa học thông cốt lõi về ngành,
nghề, lĩnh vực khoa học
theo thiên hướng của bản
thân và định hướng được
ngành, nghề sẽ lựa chọn
sau khi tốt nghiệp trung
học phổ thông.
Biết thu thập, lưu trữ, tổ
chức, phân tích, xử lý
thông tin theo ý tưởng của
bản thân để phục vụ cho

học tập, nghiên cứu khoa
học và trình bày được ý
tưởng bằng lời nói, bài
viết, hình vẽ, sơ đồ, bảng,
biểu,.:

sài,

tẩy

(còn vấp,


xóa,..)

đọc giấy,…)

Trình bày còn
chưa đầy đủ,
chưa tự tin,
chưa chuẩn
bị kỹ bản vẽ
(sơ sài, tẩy
xóa,..)

Trình
bày Trình
bày
bản vẽ rõ bản vẽ hấp
ràng nhưng dẫn.

còn chưa hấp
dẫn (còn vấp,
đọc giấy,…)

4. Trình bày được về sản Trình bày còn
phẩm ở giai đoạn 6 (đánh chưa đầy đủ,
giá cá nhân)
chưa tự tin,
chưa chuẩn
bị kỹ clip (sơ
sài, nhiễu,..)

Trình
bày Trình
bày
sản phẩm rõ bản vẽ hấp
ràng nhưng dẫn.
còn chưa hấp
dẫn (còn vấp,
đọc giấy,…)

3. Trình bày được trước
lớp giải pháp lựa chọn
phương án thiết kế pin và
bản vẽ.

Tìm tòi và
khám phá thế
giới tự nhiên

Thực hiện được một số kỹ
năng cơ bản trong tìm tòi,
khám phá một số sự vật
hiện tượng trong tự nhiên
và đời sống: quan sát, thu
thập thông tin; phân tích,
xử lý số liệu; dự đoán kết
quả nghiên cứu,.. Giải
thích được một số hiện
tượng khoa học đơn giản
gần gũi với đời sống, sản
xuất.:
1. Tìm hiểu và ghi chép
các môi trường trong các
loại ra củ quả khác nhau.
(đánh giá dựa trên bài
trình bày ở giai đoạn 4)

Không
ghi
chép và thử
nghiệm các
môi trường
của các loại
rau củ quả
khác nhau.

2. Giải thích lý do một số Không giải
loại ra củ quả có thể dùng thích về môi
để chế tạo pin điện hóa.

trường cũng
như điều kiện
nên chọn loại
rau củ quả
nào.
Thực hiện được một số kỹ
năng tìm tòi, khám phá

Có
thử
nghiệm trên
một số môi
trường
nhưng
ghi
chép còn sơ
sài.

Ghi chép rõ
ràng cụ thể
các loại rau
của quả (2
loại trở lên)

Giải
thích Giải thích rõ
đúng nhưng ràng,
dễ
chưa
đủ, hiểu.

chưa rõ ràng.


theo tiến trình: đặt câu hỏi
cho vấn đề nghiên cứu, xây
dựng giả thuyết, lập kế
hoạch và thực hiện kế
hoạch giải quyết vấn đề;
trình bày kết quả nghiên
cứu:
Thực hiện tìm tòi nghiên
cứu theo đúng các bước:
Đặt câu hỏi – xây dựng
giả thuyết – lên kế hoạch
– thực hiện.

Tiến
không
theo
bước.

trình Bỏ qua các Thực
hiện
đúng bước
hoặc đúng và đủ
các không có kê các bước.
hoạch cụ thể.

Thực hiện đươc việc phân
tích, so sánh, rút ra những

dấu hiệu chung và riêng
của một số sự vật, hiện
tượng đơn giản trong tự
nhiên. Biết cách sử dụng
các chứng cứ khoa học, lý
giải các chứng cứ để rút ra
kết luận:
Nêu được phân tích và so
sánh được điểm chung và
khác nhau giữa các loại
rau củ, điện cực từ đó
chọn được vật liệu tối ưu
cho sản phẩm.
Vận dụng
kiến thức vào
thực tiễn, ứng
xử với tự
nhiên phù hợp
với yêu cầu
phát triển bền
vững và bảo
vệ môi trường

Không phân
tích hoặc so
sánh
được
các nguyên
liệu giống và
khác

nhau
như thế nào

Phân
tích
hoặc so sánh
chưa chính
xác
hoặc
chưa
chọn
được phương
án tối ưu.

Phân
tích
được điểm
giống
và
khác nhau,
từ đó rút ra
phương án
tối ưu.

Không mô tả
được
hoặc
mô tả không
chính
xác.

Không nêu
được
giải
pháp
tăng
hiệu suất.

Mô tả chưa
đầy đủ về
dòng
điện
trong
pin,
nêu
được
một vài cách
nâng
hiệu
suất pin.

Mô tả tương
đối đầy đủ
về dòng điện
trong
pin,
đưa ra được
một
số
phương án
nâng cấp.

Vận dụng được kiến thức
khoa học vào một số tình
huống cụ thể; mô tả, dự
đoán, giải thích hiện
tượng, giải quyết các vấn
đề một cách khoa học:
Mô tả được đúng và đủ
dòng điện trong pin, trả
lời được bài toán nâng
hiệu suất của pin (Đánh
giá vào giai đoạn 4)


Biết ứng xử thích hợp
trong các tình huống có
liên quan đến vấn đề sức
khoẻ của bản thân, gia đình
và cộng đồng:
Nêu được phạm vi ứng Không biết
dụng của sản phẩm trong sản phẩm của
đời sống hằng ngày.
mình
ứng
dụng như thế
nào.

Nêu
được
một

ứng
dụng của sản
phẩm

Nêu
được
một số các
ứng
dụng
của
sản
phẩm.


CHƯƠNG 2
CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 11
CHƯƠNG II: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI
2.1 Chuẩn kiến thức, kỹ năng nội dung kiến thức chương II.
KIẾN THỨC
- Nêu được dòng điện không đổi là gì.
- Nêu được suất điện động của nguồn
điện là gì.
- Nêu được cấu tạo chung của các
nguồn điện hoá học (pin, acquy).
- Viết được công thức tính công của
nguồn điện:
- Viết được công thức tính công suất
của nguồn điện:
- Phát biểu được định luật Ohm đối
với toàn mạch.

- Viết được công thức tính suất điện
động và điện trở trong của bộ nguồn
mắc nối tiếp, mắc song song.

KỸ NĂNG
- Vận dụng được hệ thức hoặc
để giải các bài tập đối với toàn mạch, trong đó
mạch ngoài gồm nhiều nhất là ba điện trở.
- Vận dụng được công thức và
- Tính được hiệu suất của nguồn điện.
- Nhận biết được, trên sơ đồ và trong thực tế, bộ
nguồn mắc nối tiếp hoặc mắc song song.
- Tính được suất điện động và điện trở trong của
các loại bộ nguồn mắc nối tiếp hoặc
- mắc song song.
- Tiến hành được thí nghiệm đo suất điện động và
xác định điện trở trong của một pin.

2.2 Phân tích nội dung kiến thức chương II.
Sau khi đã tiếp cận lần đầu tiên với điện học ở Vật lí 7 và tìm hiểu khá đầy đủ về các kiến
thức của phần điện ở Vật lí 9, theo mô hình cấu trúc bậc của chương trình, học sinh sẽ tiếp
tục hoàn thiện những nội dung kiến thức này về cả mặt định tính lẫn định lượng ở Vật lí 11
từ đó thấy rõ hơn bản chất của những vấn đề học tập, biết được những ứng dụng thực tiễn
trong của chúng cuộc sống, tự vận dụng được những điều đã học vào thực tiễn ở mức độ
đơn giản.
Cụ thể, với chương II của Vật lí 11 – chương “Dòng điện không đổi” học sinh sẽ tập trung
tìm hiểu về dòng điện một chiều
Nội dung
kiến thức
Dòng điện

không đổi.
Nguồn
điện.

STT
1

Chuẩn kiến thức, kỹ năng
quy định trong chương trình

Mức độ thể hiện của chuẩn
kiến thức, kỹ năng

Nêu được dòng điện không [Thông hiểu]
đổi là gì.
Dòng điện là dòng các điện tích
dịch chuyển có hướng.
Cường độ dòng điện là đại
lượng đặc trưng cho tác dụng
mạnh hay yếu của dòng điện.
Dòng điện không đổi là dòng
điện có chiều và cường độ


không đổi theo thời gian.
Cường độ dòng điện không đổi
được tính bằng công thức :
Trong đó, q là điện lượng
chuyển qua tiết diện thẳng của
vật dẫn trong khoảng thời gian

t.
Trong hệ SI, đơn vị của cường
độ dòng điện là ampe (A) và
được xác định là:
Các ước số của ampe là
2

Nêu được suất điện động của [Thông hiểu]
nguồn điện là gì.
Suất điện động E của nguồn
điện là đại lượng đặc trưng cho
khả năng thực hiện công của
nguồn điện, có giá trị bằng
thương số giữa công A của các
lực lạ và độ lớn của các điện
tích q dịch chuyển trong nguồn:
Trong hệ SI, suất điện động có
đơn vị là vôn (V).

3

Nêu được cấu tạo chung của [Thông hiểu]
các nguồn điện hoá học (pin,
Pin điện hóa gồm hai cực có
acquy).
bản chất khác nhau được ngâm
trong chất điện phân (dung dịch
axit, bazơ, muối…).
Do tác dụng hoá học, các cực
của pin điện hoá được tích điện

khác nhau và giữa chúng có một
hiệu điện thế bằng giá trị suất
điện động của pin.
Khi đó năng lượng hoá học
chuyển thành điện năng dự trữ
trong nguồn điện.
Acquy là nguồn điện hoá học
hoạt động dựa trên phản ứng
hoá học thuận nghịch, nó tích
trữ năng lượng lúc nạp điện và
giải phóng năng lượng khi phát


điện.
Nguồn điện hoạt động theo
nguyên tắc trên còn gọi là
nguồn điện hoá học hay pin
điện hoá (pin và acquy). Ở đây
lực hoá học đóng vai trò lực lạ.

2.3 Chủ đề tích hợp SIÊU ANH HÙNG RAU CỦ.
2.3.1 Mô tả chủ đề.
Năng lượng được hiểu đơn giản là các nguồn tài nguyên, nhiên liệu cung cấp, phục
vụ cho đời sống, sản xuất và các nhu cầu thiết yếu của con người. Năng lượng có trong mọi
thứ xung quanh chúng ta và cần thiết cho tất cả các khía cạnh đời sống: Cơ thể chuyển thức
ăn thành năng lượng để duy trì sự sống cho con người. Nhiên liệu cung cấp năng lượng cho
xe chạy, cho máy móc hoạt động…
Trong nhiều năm qua, sự bùng nổ của quá trình công nghiệp hoá, đặc biệt là ở các
nước đang phát triển đã khiến nhu cầu năng lượng của thế giới tăng cao, nhiên liệu hóa
thạch ngày càng cạn kiệt. Đây là một thách thức rất to lớn, nhất là với Việt Nam – một đất

nước mà nhiệt điện giữ vai trò đạo trong hệ thống điện quốc gia. Mặt khác, việc sản xuất ra
điện theo những cách truyền thống hiện nay cũng gây nhiều tác động xấu đến môi trường.
Vấn đề được đặt ra ở đây là ngoài những dạng điện năng quen thuộc như nhiệt điện, thủy
điện, điện mặt trời… chúng ta có thể tạo ra điện bằng một cách khác hơn, bền vững hơn,
thân thiện với môi trường hơn hay không?
Nhiều nhà khoa học trên thế giới đã thành công trong việc tạ ra điện từ các loại rau
củ quả như khoai tây, dưa hấu, chanh… Họ kì vọng rằng “pin điện hữu cơ” làm từ rau củ
quả có thể trở thành công thức kỳ diệu để sản xuất ra điện năng phục vụ cho toàn cầu trong
tương lai.
Trong hoạt động trải nghiệm sáng tạo “Siêu anh hùng rau củ” này, chúng ta sẽ cùng
nhau tạo ra “pin rau củ” dựa trên nền tảng là các nghiên cứu đã được thực hiện, những kiến
thức đã được học và những kĩ năng đã nắm vững.
2.3.2 Mục tiêu chủ đề
MÃ
SỐ

NỘI DUNG


KT1

Phát biểu được khái niệm nguồn điện.

KT2

Nêu được cấu tạo chung của các pin điện hóa.

KT3

Nêu được cấu tạo của pin volta.

KT4

Giải thích được nguyên tắc hoạt động của pin volta.

KT5

Viết được công thức tính suất điện động và điện trở trong của bộ
nguồn mắc nối tiếp, mắc song song.

KT6

Giải thích cơ chế oxi hóa – khử trong pin điện hóa.

KT7

Giải thích được vì sao pin điện hóa được tạo ra từ các loại rau củ
khác nhau có suất điện động khác nhau.

KN1

Tiến hành được thí nghiệm đo suất điện động của một pin.

KN2

Ghép được các nguồn thành bộ.

KN3

Vận dụng ghép các nguồn thành bộ để tăng điện áp pin điện hóa.

KN4

Viết báo cáo thực hành khoa học.

KN5

Kỹ năng tìm hiểu thông tin, xử lý thông tin.

KN6

Kỹ năng trình bày trước đám đông.

KN7

Kỹ năng làm việc nhóm.

PC1

Trung thực: tự hoàn thành nội dung, không sao chép từ người khác;
ghi nhận đúng số liệu thực tế.

PC2

Chăm chỉ: tham gia hoạt động đầy đủ, đúng giờ; có ý chí, nỗ lực để
đạt kết quả tốt nhất.

PC3

Trách nhiệm: làm việc đúng tiến độ, hoàn thành tốt nhiệm vụ được

giao.

NL1

Phát hiện vấn đề thực tiễn.

NL2

Phân tích bối cảnh và phán đoán nguyên nhân.

Kiến thức

Kỹ năng

Phẩm chất

Năng lực


NL3

Đề xuất và lựa chọn giải pháp tối ưu.

NL4

Thực hiện giải pháp.

NL5

Lưu kết quả và chia sẻ cộng động.

NL6

Tự học, tự hoàn thiện.

NL7

Đánh giá hoạt động hợp tác.

NL8

Hiểu biết kiến thức khoa học.

2.3.3 Kiến thức liên môn trong chủ đề
Kiến thức

Môn/lớp

Tên chương/tên bài/trang SGK
Chương II: Dòng điện không đổi

Nguồn điện.

Lý/lớp 11

Pin điện hóa.

Bài 7: Dòng điện không đổi. Nguồn điện
Trang 41
Chương II: Dòng điện không đổi

Ghép các nguồn điện
thành bộ

Lý/ lớp 11

Bài 10: Ghép các nguồn thành bộ
Trang 55
Chương IV: Phản ứng oxi hóa – khử

Phản ứng oxi hóa khử

Hóa/ lớp 10

Bài 17: Phản ứng oxi hóa – khử
Trang 78

2.3.4 Xây dựng nội dung hoạt động trong chủ đề.

ST
T
1

TÊN
HOẠT
ĐỘNG
Báo động
khẩn cấp siêu anh
hùng ra tay.

NỘI DUNG

MỤC
TIÊU

SẢN PHẨM

HOẠT ĐỘNG

ĐÁP
ỨNG

DỰ KIẾN

- Nghe trình bày về các nguồn năng
lượng sản xuất ra điện và thực trạng
của các nguồn năng lượng đó hiện nay.

KN6

Danh sách các
nhóm.

- Trình bày suy nghĩ của bản thân về

PC2
PC3


thực trạng trên.

- Chia nhóm để thực hiện dự án.

NL1

- Theo dõi video clip về pin điện hóa
làm từ rau củ quả được chế tạo và sử
dụng trong đời sống.
- Bốc thăm chọn nội dung kiến thức
tìm hiểu của nhóm và phân công
nhiệm vụ cho các thành viên. Các nội
dung kiến thức gồm:
2

Vũ khí bí
mật.

+ Kiến thức về nguồn điện.
+ Cấu tạo chung của các pin điện hóa.
+ Cấu tạo của pin volta.

KN7
NL2
PC2
PC3

Bảng phân công
nhiệm vụ cho các
thành viên của từng
nhóm.

+ Nguyên tắc hoạt động của pin volta.
+ Ghép các nguồn thành bộ.
+ Phản ứng oxi hóa - khử. Cơ chế oxi
hóa – khử trong pin điện hóa.

3

Bật mí bí
mật.

- Các nhóm lần lượt trình bày phần nội
dung kiến thức mà nhóm được phân
công tìm hiểu ở dạng mindmap theo
hình thức “phòng tranh”.

KT1

- Giáo viên chuẩn hóa các nội dung
kiến thức và đưa ra các đề mục cho
tiêu chí (mẫu mã, hiệu điện thế, kinh
phí) để gợi ý cho học sinh xây dựng bộ
tiêu chí hoàn thiện cho sản phẩm của
nhóm.

KT4

- Giáo viên phân công nhiệm vụ và
thời gian hoàn thành cho các nhóm về
phương án chế tạo pin điện hóa

KT2
KT3

KT5
KT6
KN5
KN6
KN7
PC1
PC2
PC3
NL6

- Mindmap tóm tắt
nội dung tìm hiểu
được.
- Phần trình bày
trước lớp của các
nhóm.
- Phiếu học tập
(điền khuyết) và trả
lời các câu hỏi về
kiến thức liên quan.


- Trình bày trước lớp phương án nhóm
đã lựa chọn để thiết kế pin rau củ.

4

- Hoàn thiện phương án, chuẩn bị bắt
tay chế tạo.

Chuẩn bị sản
xuất vũ khí. - Phân nhiệm vụ trong quá trình chế
tạo pin.

KT7
KN6
KN7
PC1
PC2

- Bài thuyết trình
phương án chế tạo
pin rau củ trước
lớp.
- Bảng phân công
nhiệm vụ.

PC3
NL3
- Chế tạo pin rau củ và tiến hành tăng
suất điện động cho pin.
- Hoàn thành báo cáo thực hành.
- Quay video tiến trình thực hiện.
5

KN1
KN2

KN3
KN4
KN7

Sản xuất vũ
khí.

PC1

- Bộ thiết kế pin rau
củ đạt yêu cầu.
- Báo
hành.

cáo

thực

- Video tiến trình
thực hiện pin điện
hóa từ rau củ.

PC2
PC3
NL4
NL5

6

- Các nhóm trưng bày pin rau củ đã

làm trước lớp và xem xét pin rau củ
của nhóm bạn.

PC1

Giải cứu thế - Tự đánh giá ưu, nhược điểm của bản
giới.
thân trong quá trình học qua phiếu thu
hoạch.

NL6

PC3

NL7

- Chia sẻ video đã quay lên youtube.

2.3.5 Xây dựng tài liệu giáo khoa dạy học chủ đề.
Tài liệu hướng dẫn học tập
Chủ đề tích hợp: SIÊU ANH HÙNG RAU CỦ

A. Vấn đề sản xuất điện năng hiện nay.

- Trạm trưng bày
sản phẩm của các
nhóm.
- Phiếu thu hoạch.
- Phiếu đánh giá.

● Sử dụng cho hoạt động 1: Báo động khẩn cấp – siêu anh hùng ra tay.
I. Các nguồn năng lượng có thể dùng để tạo ra điện và thực trạng của chúng.
Năng lượng được hiểu đơn giản là các nguồn tài nguyên, nhiên liệu cung cấp, phục vụ
cho đời sống, sản xuất và các nhu cầu thiết yếu của con người. Năng lượng có trong mọi thứ
xung quanh chúng ta và cần thiết cho tất cả các khía cạnh đời sống: Cơ thể chuyển thức ăn
thành năng lượng để duy trì sự sống cho con người. Nhiên liệu cung cấp năng lượng cho xe
chạy, cho máy móc hoạt động…
Hiện nay, người ta có thể sản xuất điện năng từ thủy năng, nhiệt năng, năng lượng gió,
năng lượng mặt trời, năng lượng hạt nhân… Trong đó, năng lượng mặt trời và năng lượng
gió được xem là những nguồn năng lượng thân thiện với môi trường do không gây tác động
xấu đến tự nhiên. Tùy theo nguồn năng lượng mà sẽ có tên gọi khác nhau như thủy điện,
nhiệt điện, phong điện, điện mặt trời, điện hạt nhân…
● Thủy điện:
Là nguồn điện có được từ năng lượng nước (thủy năng), đa số là từ thế năng của nước
được tích tại các đập nước làm quay một tuốc bin nước và máy phát điện Kiểu ít được biết
đến hơn là sử dụng năng lượng động lực của nước hay các nguồn nước không bị tích bằng
các đập nước như năng lượng thuỷ triều.
Thủy điện là nguồn năng lượng có thể hồi phục và chiếm đến khoảng 20% lượng điện
của thế giới hiện nay.

Nhà máy thủy điện Sơn La

Nhà máy thủy điện Vianden

Ưu điểm:
- Hạn chế được giá thành nhiên liệu. Các nhà máy thủy điện không phải chịu cảnh tăng
giá của nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, khí thiên nhiên hay than đá, và không cần phải
nhập nhiên liệu.
- Các nhà máy thủy điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện, một số nhà

máy thủy điện đang hoạt động hiện nay đã được xây dựng từ 50 đến 100 năm trước.
- Chi phí nhân công cũng thấp bởi vì các nhà máy này được tự động hoá cao và có ít
người làm việc tại chỗ khi vận hành thông thường.
Nhược điểm:
- Sự phát điện của nhà máy điện có thể ảnh hưởng đến môi trường của dòng sông bên
dưới.
- Các nhà máy thủy điện lớn có thể phá vỡ sự cân bằng của hệ sinh thái xung quanh.
- Một số dự án thủy điện cũng sử dụng các kênh, thường để đổi hướng dòng sông tới độ
dốc nhỏ hơn nhằm tăng áp suất có được. Trong một số trường hợp, toàn bộ dòng sông có thể
bị đổi hướng để trơ lại lòng sông cạn.
Thủy điện gây ra nhiều ảnh hưởng xấu đến môi trường.
● Nhiệt điện:
Trong nhà máy nhiệt điện, cơ năng được tạo ra bởi động cơ nhiệt. Động cơ nhiệt tạo ra cơ
năng bằng nhiệt được lấy bằng cách đốt nhiên liệu. Cơ năng ở đây được lưu trữ dưới dạng
động năng quay của tuabin. Khoảng 80% các nhà máy điện dùng tuabin hơi nước, tức là
dùng sử dụng hơi nước đã được làm bốc hơi bởi nhiệt để quay tuabin.

Nhà máy nhiệt điện Phả Lại
Ưu điểm:
- Có khả năng xây dựng tại bất kỳ khu vực nào.
- Không bị giới hạn về công suất lắp đặt. Các cụm nhiệt điện có thể được xây dựng với
công suất rất lớn (hơn 1000MW).
- Giá thành xây dựng nhà máy thấp hơn thủy điện có cùng công suất.
- Không phụ thuộc vào yếu tố thiên nhiên: địa hình, địa chất, chế độ dòng chảy, mưa nắng.


- Chủ động trong vận hành vì không phụ thuộc mưa hay nắng
- Diện tích chiếm đất của nhà máy ít hơn nhiều so với thủy điện cùng công suất do đó ít

ảnh hưởng đến môi trường sinh thái, đền bù giải tỏa.
Nhược điểm:
- Đốt cháy nguyên liệu trong quá trình sản xuất (dầu, than, khí từ mỏ dầu...) do đó phụ
thuộc vào nguồn cung các nguyện liệu này.
- Do sử dụng nguyên liệu nên giá thành sản xuất địên năng lớn hơn thủy điện (khoãng 8 10 cent/kWh).
- Không linh hoạt trong chế độ vận hành. Khi cần thiết nâng công suất vào giờ cao điểm
phải mất hàng giờ trong khi thủy điện chỉ mất khoảng 7 - 10 s.
Nhiệt điện tạo ra khí thải làm ô nhiễm môi trường, tăng hiệu ứng nhà kính. Mặt khác,
trong nhiều năm qua, sự bùng nổ của quá trình công nghiệp hoá, đặc biệt là ở các nước đang
phát triển đã khiến nhu cầu năng lượng của thế giới tăng cao, nhiên liệu hóa thạch ngày
càng cạn kiệt ảnh hưởng không nhỏ đến việc sản xuất điện từ nhiệt năng.
● Điện từ năng lượng gió và năng lượng mặt trời:

Nhà máy phong điện Phú Lạc

Nhà máy điện mặt trời BP Solar 1

Ưu điểm:
- Điện năng được tạo ra từ một nguồn năng lượng tái tạo.
- Sự phong phú, dồi dào của gió và ánh sáng mặt trời.
- Nguồn cung bền vững và vô tận.
- Sạch về sinh thái, không gây tiếng ồn.
Nhược điểm:
- Không ổn định: không phải lúc nào cũng có gió và vào ban đêm hoặc những ngày mưa
âm u sẽ không có ánh sáng từ mặt trời.
- Chi phí lưu trữ năng lượng cao.
- Vẫn gây ô nhiễm môi trường, dù rất ít: quá trình sản xuất ra các tấm pin mặt trời và xây


dựng các cối xay gió vẫn gây ra một vài tác động đến môi trường.

- Mật độ năng lượng thấp.
Chưa thật sự được sử dụng rộng rãi.
● Điện hạt nhân:

Nhà máy điện hạt nhân Obninsk
Ưu điểm:
- Điện hạt nhân thải ra một lượng tương đối thấp khí cacbon điôxít (CO2).
- Có thể phát được một sản lượng điện cao chỉ với một nhà máy duy nhất.
Nhược điểm:
- Chất thải phóng xạ vẫn còn là một vấn đề chưa được giải quyết.
- Rủi ro cao: Mặc dù có một tiêu chuẩn an toàn cao nói chung, nhưng các tai nạn vẫn có
thể xảy ra.
- Nguồn nguyên liệu cho năng lượng hạt nhân là Uranium rất khan hiếm.
Trái với nhiều ý kiến, năng lượng hạt nhân không phải là một nguồn năng lượng tái
tạo, bền vững hay thân thiện với môi trường.
II. Cơ cấu điện nước ta – thuận lợi và thách thức.
Tính đến cuối tháng 9/2018, tổng công suất lắp đặt nguồn điện toàn hệ thống đạt 47.900
MW, trong đó cơ cấu các các nguồn sản xuất điện: nhiệt điện than 36%, nhiệt điện khí 25%,
thủy điện chiếm 36%, dầu 1%, điện nhập khẩu từ Lào, Trung Quốc (2%).
Như vậy, thủy điện và nhiệt điện đang chiếm tỷ trọng cao trong cơ cấu sản xuất điện. Tuy
nhiên, đứng trước sự cạn kiệt năng lượng toàn cầu, cả thủy điện nước và nhiệt điện than đã
không còn nhiều trữ lượng cho tương lai, lại gây ra rất nhiều ảnh hưởng tới môi trường. Vấn


đề được đặt ra là liệu ngoài những dạng điện năng quen thuộc như nhiệt điện, thủy điện,…
chúng ta có thể tạo ra điện bằng một cách khác hơn, bền vững hơn, thân thiện với môi
trường và phù hợp với điều kiện ờ Việt Nam hơn hay không?

Nhiều nhà khoa học trên thế giới đã thành công trong việc tạo ra điện từ các loại rau củ
quả như khoai tây, dưa hấu, chanh…Họ kì vọng rằng “pin điện hữu cơ” làm từ rau củ quả

có thể trở thành công thức kỳ diệu để sản xuất ra điện năng phục vụ cho toàn cầu trong
tương lai.
Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu kĩ hơn về loại pin này các siêu anh hùng nhé!

B. Pin điện hóa từ rau củ - giải pháp cho tương lai.
● Sử dụng cho các hoạt động 2: “Vũ khí bí mật” và hoạt động 3: “Bật mí bí mật”.
I. Áo thuật “Quả chanh thần kì”.

Theo dõi thí nghiệm làm đèn sáng bằng quả chanh.
Mạch điện bao gồm:
1 quả chanh
1 cực kẽm
1 cực đồng
1 bóng đèn LED
Dây dẫn
Ta thấy trong mạch điện trên, quả chanh có vai trò như
một nguồn điện, cụ thể hơn là một pin volta cung cấp dòng
điện cho đèn LED hoạt động.

Pin quả chanh

II. Một số kiến thức đã biết có liên quan.
● Điều kiện để có dòng điện:


Điều kiện để có dòng điện là phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu của vật dẫn.
Hiệu điện thế này tạo ra trong vật dẫn một điện trường. Dưới tác dụng của lực điện, các
hạt mang điện vẫn chuyển động hỗn loạn nhưng có thêm chuyển động có hướng. Chuyển
động có hướng này tạo thành dòng điện trong vật dẫn.
● Sự tồn tại hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện:

Hiệu điện thế được duy trì ngay cả khi có dòng điện chạy qua các vật dẫn nối liền giữa
hai cực của nó, có nghĩa là sự tích điện khác nhau ở các cực của nguồn điện tiếp tục được
duy trì.
Điều này được thể hiện trong nhiều nguồn điện bằng cách tách các electron ra khỏi cực
của nguồn điện. Khi đó có một cực thừa electron gọi là cực âm, một cực còn lại thiếu hoặc ít
electron được gọi là cực dương. Việc tách đo do các lực bản chất khác với lực điện gọi là
lực lạ.
● Pin điện hóa:
Cấu tạo chung của các pin điện hóa là gồm hai cực có bản chất hóa học khác nhau được
ngâm trong chất điện phân (dung dịch acid, bazo, hoặc muối).

Trong chương trình Vật lí 11, chúng ta được học hai dạng của pin điện hóa là Pin Volta
và pin Leclanché. Với chủ đề tích hợp này, ta chỉ tập trung nghiên cứu về pin Volta.

● Cấu tạo của pin Volta:

Pin Volta là nguồn điện hóa học được chế tạo đầu tiên
vào năm 1795 bởi nhà khoa học người Ý Alessandro
Volta và sinh ra được dòng điện duy trì khá lâu.
Pin này gồm một cực bằng âm (thường là cực kẽm
Zn) và một cực dương (thường là cực đồng Cu) được
ngâm trong dung dịch acid (thường là dung dịch acid
sunfuric H2SO4) loãng.

Alessandro Volta
(8/2/1745 – 5/5/1827)


Pin Volta thời kì đầu

Cấu tạo pin Volta

III. Vén màn bí mật.
1. Nguyên lí hoạt động của “pin chanh”.
● Chất điện phân:
Các chất điện phân tồn tại dạng acid, bazo hay muối.
● Hiệu điện thế điện hóa:
Nếu một thanh kim loại tiếp xúc với một chất điện phân, do tác dụng hóa học, trên mặt
thanh kim loại và ở dung dịch điện phân sẽ xuất hiện hai loại điện tích trái dấu.
Khi đó, giữa thanh kim loại và dung dịch điện phân có một hiệu điện thế xác định gọi là
hiệu điện thế điện hóa.
● Nguyên tắc tạo ra suất điện động cho pin volta:
Nhúng hai thanh kim loại khác nhau về bản chất hóa học vào dung dịch điện phân. Do
hai hiệu điện thế điện hóa giữa mỗi thanh và dung dịch điện phân là khác nhau nên giữa hai
thanh có một hiệu điện thế hở xác định.
Khi nối với một mạch ngoài thì pin hình thành một suất điện động có độ lớn bằng hiệu
điện thế giữa hai đầu mạch hở.
● Giải thích sự hình thành suất điện động của pin quả chanh:
Khi nhúng các thanh kim loại là kẽm và đồng vào quả chanh, tức là nhúng vào dung dịch
acid citric 5% sẽ xảy ra hiện tượng sau :
- Các ion kẽm Zn2+ nằm ở nút mạng tinh thể trên bề mặt thanh kẽm đang chuyển động
nhiệt hỗn loạn va chạm và bị lực hút hóa học của các phân tử nước và phân tử acid citric
làm cho tan vào dung dịch. Thanh kẽm thừa electron nên tích điện âm (cực âm).
- Giữa thanh kẽm và dung dịch có một điện trường hướng từ dung dịch đến thanh kẽm.
Điện trường này ngăn cản sự dịch chuyển tiếp theo của các ion Zn 2+ từ thanh kẽm vào dung
dịch, đồng thời tăng cường sự dịch chuyển ngược lại của các ion Zn 2+ từ dung dịch vào


thanh kẽm. Sự cân bằng điện hóa học được thiết lập khi số ion đi ra khỏi thanh kẽm và số
ion đi vào thanh kẽm bằng nhau. Thí nghiệm chứng tỏ khi đó giữa thanh kẽm và dung dịch

có hiệu điện thế điện hóa U1.
- Mặt khác các ion H+ trong dung dịch acid citric tới bám vào thanh đồng. Tại đây chúng
thu lấy các electron từ thanh đồng do đó thanh đồng tích điện dương (cực dương). Xuất hiện
lớp bọt khí hydro bao bọc xung quanh cực đồng, ngăn cản các ion H + tiếp theo bám vào. Có
thể thấy, lớp hydro này có tác dụng như một lớp điện trở, khiến điện trở trong của pin tăng
lên đáng kể. Khi cân bằng điện hóa được thiết lập, giữa thanh đồng và dd có hiệu điện thế
điện hóa U2.
Kết quả là giữa hai cực của pin có hiệu điện thế U = U2 – U1.
- Khi nối hai cực của pin với mạch ngoài, do sự chênh lệch điện thế giữa cực âm Zn và
cực dương Cu nên sẽ có một dòng electron tự do dịch chuyển giữa cực Zn sang cực Cu. Mà
chiều dòng điện được quy ước là chiều của các điện tích dương, do đó dòng điện có chiều từ
cực Cu sang cực Zn của pin chanh. Dòng điện trong mạch kín được duy trì cho đến khi các
phản ứng hóa học ngừng xảy ra.
2. Hiện tượng hóa học gì đã xảy ra bên trong “pin chanh”?
● Nhắc lại một số kiến thức hóa học:
Phản ứng oxi hóa – khử:
Là phản ứng hoá học trong đó có sự thay đổi số oxi hoá của một số nguyên tố hay có sự
chuyển electron giữa các chất phản ứng.


Khái niệm

Đặc điểm

Chất khử

Là chất nhường electron hay chất có số oxi hóa tăng sau
phản ứng

Chất oxi hoá

Là chất nhận electron hay chất có số oxi hoá giảm sau
phản ứng.

Sự oxi hoá (của một chất)

Là quá trình làm cho một chất nhường electron hay làm
tăng số oxi hoá chất đó.

Sự khử (của một chất)

Là quá trình làm cho chất đó nhận electron hay làm
giảm số oxi hoá chất đó.

Sự nhường electron chỉ có thể xảy ra khi có sự nhận electron. Vì vậy sự oxi hoá và sự
khử bao giờ cũng diễn ra đồng thời trong một phản ứng.
Sự ăn mòn điện hóa học:
- Là quá trình oxi hóa khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dịch chất
điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương hay có sự xuất hiện
dòng điện.
- Điều kiện để xảy ra ăn mòn điện hóa:

Các điện
cực khác
nhau về bản
chất

Các điện cực
tiếp xúc với
nhau trực

tiếp hoặc
gián tiếp qua
dây dẫn

Các điện cực
phải cùng tiếp
xúc với dung
dịch chất điện
li

- Ăn mòn điện hóa thường xảy ra khi cặp kim loại (hoặc hợp kim) để ngoài không khí
ẩm, hoặc nhúng trong dung dịch axit, dung dịch muối, trong nước không nguyên chất…
● Hiện tượng hóa học xảy ra bên trong “pin chanh”:
- Khi chưa nối dây dẫn, Zn bị ăn mòn hóa học do phản ứng: Zn + 2H+ → Zn2+ + H2
nên bọt khí H2 sinh ra trên bề mặt thanh Zn.
- Khi nối hai thanh Cu và Zn bằng một dây dẫn, một pin điện hóa mà cụ thể hơn là pin
Volta Zn – Cu được hình thành, trong đó Zn đóng vai trò cực âm, Cu đóng vai trò là cực
dương.
- Tại cực kẽm, xảy ra quá trình oxi hóa, ion Zn2+ từ thanh kẽm đi vào dung dịch acid:
Zn

Zn2+ + 2e


- Các electron đã di chuyển từ cực âm (Zn) đến cực dương (Cu) tạo ra dòng điện một
chiều. Một phần H+ đến nhận electron trên thanh Cu và bị khử thành H 2 làm sủi bọt khí trên
thanh Cu: 2H+ + 2e → H2
- Phản ứng chung xảy ra trong pin: Zn + 2H+ → Zn2+ + H2.
3. Các loại rau củ quả có thể làm pin.
Bất kì loại rau củ quả nào khác ngoài chanh có chứa acid hay chất điện phân đủ mạnh

như táo, khoai tây, cam, dưa hấu, cà chua... đều có thể dùng để làm pin điện hóa được. Các
loại rau củ quả có độ acid cao sẽ dễ dàng trong việc làm pin điện hóa hơn.
Tuy nhiên, hiện nay người ta vẫn chưa tìm ra cách để sạc được lượng điện đủ lớn để
dùng cho sinh hoạt. Ngoài ra, acid trong các loại rau củ quả có thể sẽ làm cho đầu kim loại
của cắm sạc dễ bị rỉ sét, hư hỏng.

Thông qua chủ đề tích hợp này, chúng tôi hy vọng sẽ khơi gợi lên cho học sinh đam mê
khoa học và ham muốn phát triển pin Volta từ rau củ quả giải quyết vấn đề sản xuất ra điện
năng trong tương lai.

C. Biệt đội siêu anh hùng rau củ - giải cứu thế giới.
I. Sản xuất vũ khí “pin rau củ”.
1. Hướng dẫn sản xuất.
● Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ.
- Hai điện cực (thường dùng lá kẽm và lá đồng hoặc kẹp giấy và đồng xu).
- Dây điện một lõi, kẹp cá sấu.
- Đồng hồ vạn năng.
- Bóng đèn LED.
- Rau củ phù hợp (tùy mỗi nhóm lực chọn).
- Kéo.
● Bước 2: Tiến hành “sản xuất”.
- Lấy các điện cực kẽm và đồng gắn trên rau củ, đảm bảo hai điện cực trên một rau củ là
khác loại và không chạm vào nhau.

- Dùng dây điện một lõi nối các cực với đồng hồ vạn năng.

- Chỉnh đồng hồ ở các chế độ đo thích hợp.
- Đọc số chỉ điện áp, cường độ dòng điện và ghi nhận kết quả vào bảng báo cáo.
- Dùng dây điện một lõi có kẹp cá sấu nối các điện cực với bóng đèn LED. Kiểm tra xem

đèn có sáng không. Ghi nhận vào báo cáo.

-

Lặp lại động tác đo nhiều lần. Nhận xét.

● Bước 3: Hoàn thành sản phẩm.
- Hoàn thành báo cáo.
- Trình bày sản phẩm và kết quả thu được trước lớp.
- So sánh điện áp của các pin rau củ khác nhau.
- Rút ra kết luận.
2. Giới thiệu cách xác định sai số phép đo các đại lượng đo trực tiếp.
Giả sử đại lượng cần đo F có giá trị chính xác là A. Nếu đo trực tiếp đại lượng này n lần
trong cùng điều kiện, ta sẽ nhận được các giá trị A 1, A2, A3,…, An khác với giá trị A, nghĩa là
mỗi lần đo đều có sai số.
Giá trị trung bình của chúng được xác định bằng công thức:

Giá trị tuyệt đối của các hiệu số giữa những giá trị đo được A 1, A2, A3,…, An và giá trị
trung bình

gọi là sai số tuyệt đối của đại lượng cần đo F trong mỗi lần đo.

Giá trị trung bình số học của các sai số tuyệt đối được gọi là sai số tuyệt đối trung bình
của đại lượng F cần đo trong các lần đo, đó cũng là sai số ngẫu nhiên (trung bình) của phép
đo.


Sai số tuyệt đối của phép đo A được xác định bằng tổng của sai số tuyệt đối trung bình
của các lần đo A và sai số dụng cụ ΔAdc.

Như vậy giá trị chính xác A của đại lượng F cần đo phải được viết là:

3. Mẫu báo cáo.
BÁO CÁO THỰC HÀNH CHẾ TẠO PIN RAU CỦ
Họ và tên:
Lớp:
Nhóm:
Ngày làm thực hành:
Ngày nộp báo cáo:
● Mục đích hoạt động:

● Kết quả:
Lần đo
1
2
3
Trung bình

Kết quả:

U (V)

ΔU

I(A)

ΔI

Đèn sáng?

Nhận xét:

II. Nâng cấp vũ khí.
Pin Volta – tức vũ khí của biệt đội siêu anh hùng mà chúng ta vừa tạo ra có suất điện
động rất nhỏ tức sức công phá là rất yếu. Muốn giải cứu được thế giới khỏi tình trạng lâm
nguy thì cần vũ khí mạnh mẽ hơn. Vậy làm thế nào để nâng cấp sức mạnh của vũ khí?

❖ Phương án 1: Tăng số lượng “chiến binh” cho bộ nguồn
- Cơ sở lý thuyết:
Bộ nguồn nối tiếp là bộ nguồn gồm các nguồn điện được ghép nối tiếp với nhau. Trong
đó cực âm của nguồn điện trước được nối với cực dương của nguồn điện tiếp sau để thành
một dãy liên tiếp. Như vậy A là cực dương, B là cực âm của bộ nguồn.

Ta có U(AB) = U(AM) + U(MN) + … + U(QB) do đó ξ(b)= ξ(1) + ξ(2) + …+ ξ(n)
Suất điện động của bộ nguồn được ghép nối tiếp bằng tổng các suất điện động của các
nguồn có trong bộ.
Nối nhiều pin chanh lại với nhau thành một bộ nguồn mắc nối tiếp => tăng suất điện
động cho bộ nguồn làm đèn sáng hơn.
- Chuẩn bị:
+ Loại rau củ chọn làm pin (tăng gấp 5 lần so với trước: từ 1 củ lên 5 củ, 1 quả lên 5 quả)
+ Dây dẫn
+ Các cặp điện cực.